美用木材制成可降解計算機芯片
威斯康星大學麥迪遜分校電氣和計算機工程系教授馬振強(音譯)領導的研究團隊在26日出版的《自然·通訊》雜志上發表論文，描述了這一新器件，證實了用由木材制成的柔性可降解材料——纖維素納米纖維(CNF)作為計算機芯片基底的可行性。
“芯片的大部分材料就是基底，其他材料我們只用了不到幾微米。”馬振強說，“現在芯片很安全了，你可以把它們丟棄到森林里，讓真菌去降解。它們變得和肥料一樣安全。”
農業部林產品實驗室工程復合材料科學研究組項目負責人蔡智勇(音譯)自2009年以來就在研發環保納米材料。“如果你將一棵大樹砍成一絲絲纖維，得到的比較常見產品是紙張。纖維的尺寸是微米級。”他說，“但如果我們能夠進一步將其分解到納米級呢?在這樣尺度下，就可以制造出非常堅固、透明的CNF紙。”
蔡智勇的團隊與麥迪遜分校生物醫學工程教授龔紹勤(音譯)合作，攻克了將木材衍生材料用于電子器件的兩個主要障礙：表面光滑度和熱膨脹。他們在CNF表面覆上環氧樹脂涂層，同時解決了光滑度和防潮問題。
“與多為石油基的其他聚合物相比，CNF的優勢在于它是一種生物基材料，是可持續、生物相容和可生物降解的。”龔紹勤說，“而且，CNF的熱膨脹系數相對于其他聚合物來說更低。”
新型芯片的性能與現有芯片類似，但制造工藝更為環保。目前大多數無線設備都使用砷化鎵基微波芯片，新工藝可以大大減少這種昂貴且危害環境的物質的使用。論文合著者、麥迪遜分校電氣和計算機工程系研究生鄭伊煥(音譯)說：“我在一個5毫米×6毫米的芯片上集成了1500個砷化鎵晶體管，通常一個這樣尺寸的微波芯片上只有8到40個晶體管。我們用確定裝配技術，將設計與CNF結合在了一起，我們也將它用在任何想要的地方，制成一個完全功能性的電路，性能堪比現有芯片。”
馬振強則表示：“大規模生產目前的半導體芯片成本相當低，行業可能還需要一段時間來適應我們的設計。但是，柔性電子產品代表了未來，我相信我們會遙遙領先。”
纖維素納米纖維(CNF)紙的循環過程示意圖：從木材中提取并制成的纖維素納米纖維(CNF)紙經過真菌降解后，又重新回到森林，不會造成負面的環境影響
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